一种沟槽型igbt器件的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种沟槽型IGBT器件，包括集电区，所述集电区上依次设有第一低寿命高复合层、缓冲区、第二低寿命高复合层及漂移区，所述漂移区内设有第一沟槽、第二沟槽以及位于第一沟槽与第二沟槽之间的中间阱区，所述中间阱区在上表面处设有凹槽；所述中间阱区分别与第一沟槽的底部和第二沟槽的底部持平，所述凹槽的底部为平面，所述凹槽的深度小于中间阱区的深度，所述凹槽与第一沟槽和第二沟槽均不邻接，所述凹槽的底部上设有平面假栅结构，所述平面假栅结构的厚度不大于凹槽的深度。本实用新型既降低了器件的开关时间及开关损耗，又提高了器件的抗闩锁能力，又具有较强的抗短路能力，可广泛应用于半导体行业中。
【专利说明】一种沟槽型IGBT器件
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种半导体器件，特别是涉及一种沟槽型IGBT器件。
【背景技术】
[0002]绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGate Bipolar Transistor,简称 IGBT)是由双极型三极管(BJT)和绝缘栅型场效应管(MOSFET)组成的复合型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET器件和BJT器件的优点:高输入阻抗、低导通压降、导通电阻小、开关速度快以及驱动功率小，目前IGBT器件作为一种新型的半导体器件被广泛应用到各个领域。目前，IGBT器件在工作时，可能在器件内部形成持续不断的内部反馈电流，令IGBT器件脱离栅极的控制，从而使栅极失效，即出现闩锁反应，闩锁反应会导致器件出现击穿和烧毁等问题。另一方面，目前的IGBT器件开关时间较长，开关损耗较大。而且，目前IGBT器件的抗短路能力较弱。这些缺点均限制了 IGBT器件的推广应用。
实用新型内容
[0003]为了解决上述的技术问题，本实用新型的目的是提供一种抗短路能力强、开关时间短且抗闩锁能力强的沟槽型IGBT器件。
[0004]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是: [0005]一种沟槽型IGBT器件，包括集电区，所述集电区上依次设有第一低寿命高复合层、缓冲区、第二低寿命高复合层及漂移区，所述漂移区内设有第一沟槽、第二沟槽以及位于第一沟槽与第二沟槽之间的中间阱区，所述中间阱区在上表面处设有凹槽；
[0006]所述中间阱区分别与第一沟槽的底部和第二沟槽的底部持平，所述凹槽的底部为平面，所述凹槽的深度小于中间阱区的深度，所述凹槽与第一沟槽和第二沟槽均不邻接，所述凹槽的底部上设有平面假栅结构，所述平面假栅结构的厚度不大于凹槽的深度；
[0007]所述漂移区内还设有第一阱区及第二阱区，所述第一阱区的表面设有第一源区，所述第二阱区的表面设有第二源区，所述第一阱区及第一源区均与第一沟槽的一侧邻接，所述第一沟槽的另一侧与中间阱区邻接，所述第二沟槽的一侧与中间阱区邻接，所述第二沟槽的另一侧分别与第二阱区及第二源区邻接；
[0008]所述集电区为P型重掺杂区，所述缓冲区为N型重掺杂区，所述漂移区为N型轻掺杂区，所述第一阱区、第二阱区及中间阱区均为P型轻掺杂区，所述第一源区及第二源区均为N型重掺杂区。
[0009]进一步，所述第一低寿命高复合层及第二低寿命高复合层的厚度均为0.05~0.45 μ m。
[0010]进一步，所述第一沟槽和第二沟槽的深度均为5~ΙΟμ--，所述凹槽的深度为3 ~6 μ m。
[0011]进一步，所述平面假栅结构的厚度为0.5^6 μ H10
[0012]本实用新型的有益效果是:本实用新型的一种沟槽型IGBT器件，在两个沟槽之间设有凹槽并在凹槽底部设有平面假栅结构，同时还在缓冲区上下均设有低寿命高复合层，既降低了器件的开关时间及开关损耗，提高了器件的抗闩锁能力，又可以承受较大的短路电流，具有较强的抗短路能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0014]图1是本实用新型的一种沟槽型IGBT器件的剖面结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]参照图1，本实用新型提供了一种沟槽型IGBT器件，包括集电区101，集电区101上依次设有第一低寿命高复合层110a、缓冲区102、第二低寿命高复合层IlOb及漂移区103，漂移区103内设有第一沟槽、第二沟槽以及位于第一沟槽与第二沟槽之间的中间阱区109，中间阱区109在上表面处设有凹槽；
[0016]中间阱区109分别与第一沟槽的底部和第二沟槽的底部持平，凹槽的底部为平面，凹槽的深度小于中间阱区109的深度，凹槽与第一沟槽和第二沟槽均不邻接，凹槽的底部上设有平面假栅结构108，平面假栅结构108的厚度不大于凹槽的深度；
[0017]漂移区103内还设有第一阱区104a及第二阱区104b，第一阱区104a的表面设有第一源区105a，第二阱区104b的表面设有第二源区105b，第一阱区104a及第一源区105a均与第一沟槽的一侧邻接，第一沟槽的另一侧与中间阱区109邻接，第二沟槽的一侧与中间阱区109邻接，第二沟槽的另一侧分别与第二阱区104b及第二源区105b邻接；
[0018]集电区101为P型重掺杂区，缓冲区102为N型重掺杂区，漂移区103为N型轻掺杂区，第一阱区104a、第二阱区104b及中间阱区109均为P型轻掺杂区，第一源区105a及第二源区105b均为N型重掺杂区·。
[0019]第一沟槽内内壁设有栅氧化层106a,栅氧化层106a内填充有多晶娃形成多晶娃栅107a，第二沟槽内内壁设有栅氧化层106b，栅氧化层106b内填充有多晶硅形成多晶硅栅107b ;栅氧化层106a及栅氧化层106b的材料可以选择SrTi03、Hf02、Zr02、氧化硅等。
[0020]集电区101下方设有第一金属层Illa进而形成集电极C,多晶娃栅107a及多晶娃栅107b的上方设有第二金属层11 Ib进而形成栅极G，第一源区105a及第二源区105b上方设有第三金属层Illc进而形成发射极E，这里，第三金属层Illc还分别部分位于第一阱区104a及第二阱区104b上方。
[0021]进一步作为优选的实施方式，第一低寿命高复合层IlOa及第二低寿命高复合层IlOb的厚度均为0.05~0.45 μ m。
[0022]进一步作为优选的实施方式，第一沟槽和第二沟槽的深度均为5~10 μ m,凹槽的深度为3~6 μ m。
[0023]进一步作为优选的实施方式，平面假栅结构108的厚度为0.5^6 μ m0
[0024]平面假栅结构108的宽度不大于凹槽的宽度。
[0025]第一低寿命高复合层IlOa及第二低寿命高复合层IlOb这两个高寿命复合层是一样的，其包括但不限于由外延生长或键合工艺形成的缺陷层，低寿命高复合层内具有复合中心，该复合中心为缺陷，例如断键缺陷，晶格错位或移位缺陷等，低寿命高复合层内具有复合载流子，能够吸收载流子达到电平衡，从而降低载流子的寿命，同时不会IGBT器件的其它区域造成影响。因此，这种IGBT器件工作时，随着温度的升高，低寿命高复合层内载流子迁移率将显著降低，从而增大通态压降，改善了 IGBT器件的高温特性，从而提高了器件的可靠性，而且低寿命高复合层可以吸收器件产生的大量过剩载流子，提高符合电流，减小集电区101空穴注入，从而降低了开关时间及开关损耗，同时也提高了器件的抗闩锁能力。
[0026]平面假栅结构108位于多晶硅栅107a和多晶硅栅107b这两个沟槽栅之间，当IGBT器件导通时，平面假栅结构108自身并不导电，因此可以改变沟槽栅在沟槽拐角处的电场分布，使该处的电场趋于缓和，使IGBT器件的击穿电压较大，即提高了 IGBT器件的耐压性能。另一方面，平面假栅结构108的设置使沟槽栅之间的距离与目前技术中相比增大了，因此降低了器件导电通道的密度，进而使饱和电流密度减小，即本IGBT器件可以承受更大的短路电流，具有更强的抗短路能力。
[0027]以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
【权利要求】
1.一种沟槽型IGBT器件，其特征在于，包括集电区(101)，所述集电区(101)上依次设有第一低寿命高复合层(110a)、缓冲区(102)、第二低寿命高复合层(IlOb)及漂移区(103)，所述漂移区(103)内设有第一沟槽、第二沟槽以及位于第一沟槽与第二沟槽之间的中间阱区(109)，所述中间阱区(109)在上表面处设有凹槽；所述中间阱区(109)分别与第一沟槽的底部和第二沟槽的底部持平，所述凹槽的底部为平面，所述凹槽的深度小于中间阱区(109)的深度，所述凹槽与第一沟槽和第二沟槽均不邻接，所述凹槽的底部上设有平面假栅结构(108)，所述平面假栅结构(108)的厚度不大于凹槽的深度；所述漂移区(103)内还设有第一阱区(104a)及第二阱区(104b)，所述第一阱区(104a)的表面设有第一源区(105a)，所述第二阱区(104b)的表面设有第二源区(105b)，所述第一阱区(104a)及第一源区(105a)均与第一沟槽的一侧邻接，所述第一沟槽的另一侧与中间阱区(109)邻接，所述第二沟槽的一侧与中间阱区(109)邻接，所述第二沟槽的另一侧分别与第二阱区(104b)及第二源区(105b)邻接；所述集电区(101)为P型重掺杂区，所述缓冲区(102)为N型重掺杂区，所述漂移区(103)为N型轻掺杂区，所述第一阱区(104a)、第二阱区(104b)及中间阱区(109)均为P型轻掺杂区，所述第一源区(105a)及第二源区(105b)均为N型重掺杂区。
2.根据权利要求1所述的一种沟槽型IGBT器件，其特征在于，所述第一低寿命高复合层(IlOa)及第二低寿命高复合层(IlOb)的厚度均为0.05?0.45 μ m。
3.根据权利要求1所述的一种沟槽型IGBT器件，其特征在于，所述第一沟槽和第二沟槽的深度均为5?10 μ m,所述凹槽的深度为3?6 μ m。
4.根据权利要求3所述的一种沟槽型IGBT器件，其特征在于，所述平面假栅结构(108)的厚度为0.5?6μπι。
【文档编号】H01L29/06GK203415585SQ201320402118
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年7月5日 优先权日:2013年7月5日
【发明者】黎国伟 申请人:广州成启半导体有限公司